La nanotecnologia per rilevare danni del DNA
Oltre il 60 % dei pazienti che ricevono la diagnosi di cancro viene trattato con la radioterapia, per ridurre la massa tumorale non asportata. Per ottenere il massimo effetto contro le cellule carcinomatose, è di assoluta importanza capire i meccanismi fondamentali alla base del danno da radiazione contro il DNA. A livello molecolare, le radiazioni ad alto livello producono elettroni secondari di bassa energia, che indicono rotture al filamento singolo e doppio del DNA. Tuttavia, risultano insufficienti le prove sui meccanismi fisico-chimici del danno da radiazioni al DNA, specialmente sulle sequenze nucleotidiche del DNA e sulle strutture del DNA più predisposte al danno. Per indagare sulle rotture di filamento del DNA indotte da radiazioni, il progetto NANORADAM, finanziato dall’UE, ha impiegato recenti progressi innovativi realizzati nel campo della nanotecnologia del DNA, onde studiare l’interazione delle radiazioni con il DNA. Tali piattaforme di origami di DNA forniscono specifiche strutture bersaglio di oligonucleotidi; il danno indotto da elettroni delle strutture bersaglio viene sondato a livello di singola molecola mediante microscopia a forza atomica (AFM). Di conseguenza, è possibile mappare il danno da radiazioni di diverse strutture bersaglio del DNA con un’efficienza e una precisione senza precedenti. Nel corso di NANORADAM, gli scienziati hanno irradiato specifiche strutture di DNA con elettroni di bassa energia e hanno osservato un’accentuata dipendenza di sequenza nucleotidica delle sezioni trasversali della rottura del filamento. L’inserimento di radiosensibilizzanti utilizzati a scopo terapeutico, in particolare la 2-Fluoroadenina, ha determinato un aumento notevole delle sezioni trasversali del filamento rotto. I ricercatori hanno anche applicato la tecnica degli origami di DNA a una vasta gamma di sequenze di DNA, compreso il DNA telomerico ricco di G e il DNA in soluzione, mediante nanoparticelle di oro e argento. Tale operazione ha prodotto conoscenze importanti circa l’influenza di un ambiente acquoso sulla produzione di rotture di filamento di DNA. Nel complesso, il progetto NANORADAM ha fornito conoscenze fondamentali sul meccanismo del danno al DNA indotto dalle radiazioni. L’identificazione di strutture bersaglio di DNA che si possono sensibilizzare in modo più efficiente agli elettroni di bassa energia presentano implicazioni rilevanti per lo sviluppo di nuove terapie e per il miglioramento della radioterapia oncologica.
